angeregt durch eine Frage von unserem Forenmitglied "Löschmann" habe ich ja schon einmal einen kleinen Überblick über die drei gängigen Wandlerverfahren für Ultraschall gegeben (viewtopic.php?f=77&t=2456&p=16393#p16393). Einen Ultraschallwandler auf der Basis eines "Mischers" habe ich vor einiger Zeit schon einmal für den Philips EE 1050 (viewtopic.php?f=82&t=2104&p=15888&hilit ... all#p15888) vorgestellt und erfreulicher Weise eine kleine Diskussion losgetreten.
Als ich vor etlichen Jahren mit dem Bau von Fledermausdetektoren begann, nutzte ich zunächst Schaltungen auf der Basis der Frequenzteilung. An Mischer traute ich mich (noch) nicht heran. Im Folgenden wird eine kleine Schaltung beschrieben, die ich diesmal für das BUSCH-electronic-Baukastensystem implementiert habe. Da mir nicht alle benötigten Bauteile (in ausreichender Menge) zur Verfügung standen musste ich improvisieren. Aus meinem Fundus wurde die Ultraschallkapsel entnommen. Alle Bauteileträger wurden im 3D-Druckverfahren als Repliken oder Neukonstruktionen angefertigt und Beschriftungsschildchen gedruckt. Zur Aufnahme des 14poligen Teiler ICs nutzte ich die von "Frankje" (Dank nach Belgien!) entwickelte und für 16polige ICs vorgesehene Universalplatine, von der ich noch zwei Stück in Reserve hatte. Diesbezüglich habe ich mir jedoch eine Falle gestellt - dazu allerdings später.
- Provisorischer Aufbau auf einer BUSCH-Steckplatte - Trägerplatten für Bauteile 3D-Druck
- DSCI1410b.jpg (322.41 KiB) 9770 mal betrachtet
- Provisorischer Aufbau auf einer BUSCH-Steckplatte - Trägerplatten für Bauteile 3D-Druck
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- Provisorischer Aufbau auf einer BUSCH-Steckplatte
- DSCI1413b.jpg (283.11 KiB) 9770 mal betrachtet
- Provisorischer Aufbau auf einer BUSCH-Steckplatte
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Schaltungsbeschreibung
Zur Aufnahme des Ultraschalls verwende ich die recht "sperrige" Ultraschallkapsel EFR-RCB40K54, 40 kHz (z. B. Pollin Best.-Nr.: 390048, z. Zt. € 0,35) mit ca. 24mm Durchmesser. Es gibt sicherlich kleinere, vielleicht auch bessere Ultraschallkapseln. Die beschriebene war eben gerade vorhanden. Für die Versorgungsspannung nutze ich eine 9V-Block-Batterie. An der Kapsel liegen 0,6V an. Wird die kleine Aluminiumplatte in der Kapsel durch einfallenden Ultraschall (z. B. Fledermausruf) erregt, wird das Signal über den zweistufigen "Mikrofonverstärker" (2x BC 547) und einem 220pF Kondensator dem Teiler IC (CD4024) zugeführt. Auf die Beschreibung der Arbeitsweise des ICs verzichte ich an dieser Stelle, da es zu weit führen würde. Das 14 pol. IC wurde, wie oben beschrieben, auf "Frankjes" 16 pol. universal Platine gesteckt. Da alle Pins herausgeführt werden, gibt es Möglichkeiten zum Experimentieren. An den Ausgängen stehen nämlich 2, 4, 8, 16, 32 64, und 128fach geteilte Signale zur Verfügung (vgl. Datenblatt CD4024). Ich habe mich auf Grund meiner Erfahrungen für den PIN 6 (16fach Teilung) entschieden. Ein kleines Rechenbeispiel: Die Zwergledermaus ruft z. B. bei sagen wir einmal 45 kHz (für Menschen nicht hörbar). Nun nutzen wir die 16fach Teilung sieht es wie folgt aus - 45 kHz : 16 = ~ 2,8 kHz (für Menschen gut hörbar).
Am Ausgang (Pin 6) des ICs liegt ein 10 k Poti (das im original BUSCH-Pult vorhandene 50kHz Poti ist nicht brauchbar) über das die Lautstärkeregelung erfolgt. Gehört wird über den in vielen der BUSCH-electronic-Baukästen zu findenden Kristallohrhörer ("Schmalzbohrer").
- Schaltbild - Simpler Aufbau des Teilerdetektors mit 2stufigem Mikrofonverstärker
- Schaltplan.JPG (54.93 KiB) 9764 mal betrachtet
- Schaltbild - Simpler Aufbau des Teilerdetektors mit 2stufigem Mikrofonverstärker
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Nach dem Aufbau und nochmaliger Kontrolle aller Kabelverbindungen erfolgte das erste Einschalten. Was passierte - nichts, oder sagen wir fast nichts! Der Schlüsseltest, man klimpert vor der Ultraschallkapsel mit einem Schlüsselbund und erzeugt auf die Weise Ultraschalllaute, führte lediglich zu einem entfernten Knacksen im Ohrhörer. Zudem wurde der IC etwas warm (hatte ich zuvor noch nie beim CD4024). Als (Denk)Fehler kristallisierte sich schließlich meine Beschriftung von Frankjes Universalplatine heraus. Beim Einsetzen eines 14 pol. IC in eine 16 pol. Buchse muss man ab dem Beinchen 8 um 2 hochzählen. Auf diese Weise lag das Beinchen 14 für die Spannungsversorgung auf Pin 16 der Universalplatine - klar(!) (Anfängerfehler Schande über mich). Nach dem Umstecken der Spannungsversorgung stellte sich der gewünschte Erfolg ein. Die Lautstärke im Ohrhörer ist auch ohne Nachverstärkung so groß, dass man das Signal herunterregeln muss, um keinen Hörschaden zu bekommen.
- Aufbauschema
- BUSCH-Teiler.JPG (162.89 KiB) 9770 mal betrachtet
- Aufbauschema
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Am Abend ging es vor das Haus, um den Fledermausdetektor zu testen. Wie erhofft konnte ich die vorbeifliegenden Fledermäuse hören. Eine Determination der Art ist mit den Teilerdetektor ist, da zu viele Daten beim Teilvorgang verloren gehen, kaum möglich. Dazu müsste man schon einen Zeitdehner einsetzen.
- Sonogramm - Visualisierte Rufsequenz einer jagenden Zwerfledermaus im Teilerdetektor
- ZwFl.jpg (162.82 KiB) 9770 mal betrachtet
- Sonogramm - Visualisierte Rufsequenz einer jagenden Zwerfledermaus im Teilerdetektor
- ZwFl.jpg (162.82 KiB) 9770 mal betrachtet
- Sonogramm - Zum Vergleich: Visualisierte Rufsequenz einer jagenden Zwergfledermaus im Zeitdehner
- ZwFl-J-1.jpg (241.72 KiB) 9770 mal betrachtet
- Sonogramm - Zum Vergleich: Visualisierte Rufsequenz einer jagenden Zwergfledermaus im Zeitdehner
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Es ist erstaunlich mit wie wenigen Teilen es heute möglich ist einen Ultraschallwandler zu bauen mit dem man Fledermausrufe hörbar machen kann. Versucht es doch auch einmal.
Ich möchte es nicht versäumen an dieser Stelle meinen besonderen Dank unserem Forenmitglied "Frankje" auszusprechen, der mir freundlicher Weise die sPlan-Dateien für die Schaltchemata zur Verfügung gestellt hat. Ich habe lediglich kleinere Ergänzungen vorgenommen.
Es grüßt vom Rhein
das Helferlein
PS: Wenn Ihr Interesse an 3D-Druckteilen habt, schickt einfach ein PN
